149822. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gáztávvezeték gazdaságosságának és üzembiztonságának fokozására
2 148.822 Említettük, hogy a vezeték elején a gáznyomás fokozása és a vezeték végén keletkezett nyomástöbblet hasznosítása energiafelesleg-termelést eredményezhet. Ez megérthető, ha meggondoljuk, hogy egy hosszú adott gázvezetékinél a vezeték elején és a végén levő nyomások négyzeteinek különbsége állandó egy meghatározott gázmennyiség szállításánál. Ha a vezeték elején a nyomást növeljük, pl. az 1. ábra szerint pQ 2-ről p„i-re, akkor a vezeték végén a nyomás Pe2_ ről pe i-re fog nőni azonos szállított gázmennyiségnek megfelelő válozatlan K értéknél 2 2 2 2 2 Pa2 Pe» = K = pal Pel Az izotermikus sűrítés munkaszükséglete arányos a vezeték elején In-—-—el és hasonlóan az izotermikus expan-Pa2 ziómunka a vezeték végén arányos In— -el. Pc2 Az ábrára való rátekintés megmutatja, hogy a viszonyszám sokkal nagyobb, mint a Pe2 ' ' Pal viszonyszám, tehát a termelt munka nagyobb a kompressziómunkaszükségletnél. Ennek a ténynek a felismerése és hasznosítása vezetett a találmányi bejelentésre. Természetes, hogy a nagynyomású gázt munkatermelés céljára indokolt expanzió előtt felmelegíteni. A bevezetett hő ilyen esetben, amiden már sűrített gáz áll rendelkezésre, nagyon jó hatásfokkal alakul át munkává. A vezeték végén nyerhető munkatöbblet a vezeték, illetve vezetékszakasz elején felhasznált kompresszióim unka fölött egyenlő a gázáramlás munkaszükségletének a nagyobb nyomásra való feltötése révén elért csökkenésével. Az áramlási ellenállás csökken a nyomás növekedésével, utóbbi következtében a térfogat és evvel az áramlási eebesség csökken. Az evvel megtakarított munka nyerhető meg a jelzett módon. Az áramlás a vezeték mentén izotermikus expanzió törvényét követi. A nagyobb nyomásra feltöltött és fel nem töltött vezeték áramlási ellenállása legyőzéséhez szükséges munkák különbsége, az előző jelzéseket, használva arányos -. P«2 1 Pe2 -i In — In vei Pai ez egyenlő Pel Pel In -In. -vei, vagyis Pe2 Pa 2 arányos a vezeték végén nyerhető izotermikus expanziómunka és a vezeték elején levő hasonló k ompr esszi ó mu nka külö nbs égé vei. Az izotermikus expanzió folyamán szükséges hőbevezetés helyett gyakorlati esetben célszerű a hőt expanzió előtt bevezetni. A termelt munka ebben az esetben, ha az expanzió adiabatikus, nagyobb mint izotermikus állapotváltozásnál. Az expanziómunka hasznosítására célszerű olyan villamos áramfejlesztő gépet hajtani, amely egy együttműködő hálózatba szolgáltat áramot. Célszerű a mai általános gyakorlatnak megfelelően szinkronizált váltakozó áramú hálózatba szolgáltatni az energiát, mely esetben a hálózat a generátor fordulatszámát állandóan tartja. Az energiaszolgáltatásnak az egyenlőtlen gazszolgáltatásból származó hullámzását kiegyenlíti az együttműködő energiaelosztó hálózat. A fűtés változtatásával a gép teljesítményének szabályozására is van lehetőség. A vezetékben nagynyomással tárolt gázmennyiség abból változó terhelésnél részben kivonható. A vezetékben levő gázmennyiség az elején és a végén levő .nyomások harmadik hatványai különbségével arányos. Ha tehát a fenti jelzések szerint a feltöltött vezeték kezdeti, illetve végső nyomása p„i és pe). míg a tárolt mennyiség teljes elhasználása után pa2 és p<>2, akkor a kivihető, tárolva volt gázmennyiség arányos d 1 [(pal 'p'el) (pa2 —Pc2)]-Vel, ahol 1 a vezeték hossza és d az átmérője. A nagynyomásra feltöltött gázvezeték tárolóképességének a kihasználása lehetővé teszi a vezetéknek az átlagos terhelésre való méretezését a maximális terhelés helyett és ezzel a vezeték beruházási költségében lényeges megtakarítások érhetők el. Ezek olyan nagyok a szóbajövő nagy vezetékhosszaknál, hogy azok mellett az itt szóbajövő befektetések költsége elhanyagolható. Ha a gázvezetéket az átlagos teljesítményre méretezik a maximális helyett, akkor a szükséglet ingadozásait a tárolt mennyiségből kell kielégíteni. A tárolt mennyiség kiadása után a vezetékben lecsökkent gázmennyiségnek megfelelő lecsökkent nyomás kisebb energiatermelést enged meg. A leggazdaságosabb gázvezeték méretének a számításánál tehát a terhelés időszerinti változásának ismeretében kell különböző vezetékátmérő mellett a nyomásingadozást és ezzel a? energiaszolgáltatás mennyiségét is figyelembe venni. Az általánosságban elmondottakat egy számpélda kapcsán világítóim meg. A 2. ábrán a vezetékmenti nyomásesés van feltüntetve, egyrészt normális üzemben feltöltött vezetéknél, másrészt a tárolt gázmennyiség kihasználása után. A példa szerint a vezetékszakasz hossza -= 2O0 km a szállított gáz, amely főleg metánból álló földgáz, mennyisége q a vezeték belső átmérője d a fogyasztási helyen a gáz megkívánt nyomása Pe2 = 1 ; 5 kg/cm 2 a vezeték elején a szilárdsági szempontból (megengedett és fenntartandó nyomás pa i = 50 kg/om 2 Ezeknek a viszonyoknak megfelel számítás szerint: Ha a vezeték végén 1,5 kg/cm2 nyomást akarnak elérni, akkor a vezeték 20 000 Nm3 /ó 25 cm elején a nyomás Pa2 — 33,— kg/cm2
